Cet article se concentrera sur l'entraînement par gravité.
L'image montre le schéma le plus simple:
2 petits trous noirs de loin commencent à tomber dans un grand trou central.
Au départ, personne n'a d'énergie - tout le monde commence avec une vitesse quasi nulle.
Par exemple, prenons le système solaire et pressons le soleil dans un trou noir.
Nous prenons la masse des petits BH des milliers de fois moins que celle du Soleil - la masse compte, mais pour simplifier, nous prenons la même et insignifiante par rapport à la BH centrale.
Nous prenons la vitesse initiale des petits BH comme la deuxième vitesse cosmique pour la hauteur initiale.Par exemple, si nous commençons à tomber de la hauteur de la Terre, alors la vitesse initiale est d'environ 42 km / s, si nous partons de la hauteur de Jupiter, puis ~ 18,3 km / s - c'est-à-dire que plus l'énergie initiale est éloignée, plus l'énergie initiale est faible, elle peut être de 100 m / s et proche de zéro, mais pour plus de commodité nous commencerons par la hauteur de la Terre et une vitesse de ~ 42 km / s.
Donc: pour commencer, jetons un BH dans le Soleil normal à une vitesse de ~ 42 km / s le long d'une trajectoire parabolique - dans ce cas, à l'approche du Soleil, il accélère et se rapproche de la «surface» du Soleil (695,700 kilomètres du centre du Soleil lui-même) accélérera à une vitesse de ~ 617 km / s, volera près de la «surface» et commencera à s'éloigner / décélérer, et à la hauteur de la Terre sa vitesse sera la même comme initialement 42 km / s.
Maintenant, nous jetons 2 BH dans le Soleil normal à peu près comme dans la première image. Il existe de nombreuses options pour les paramètres initiaux et vous pouvez lancer avec des vitesses initiales différentes ou des distances différentes, mais nous prendrons le plus simple et le plus visuel, la même vitesse, la même distance au Soleil, mais à partir de points de départ différents.
Ainsi, au départ, les petits BH ne sont pas connectés les uns aux autres (la distance entre eux est de millions de kilomètres).
Ils démarrent chacun avec une vitesse de 42 km / s, et avec l'approche maximale du Soleil, leur vitesse sera d'environ 617 km / s, et au même moment ils s'approcheront le plus près possible l'un de l'autre et feront un mouvement gravitationnel. manœuvre pour redistribuer l'énergie.
En bref sur les manœuvres d'assistance par gravité de Wikipedia.
Pour 1 assistance gravitationnelle, vous pouvez transférer un maximum de 50% de l'énergie, c'est-à-dire qu'il ne sera pas possible de prélever toute l'énergie du BH "déchargé" à la fois, et dans ce cas le rendement est de 50%, mais il y a beaucoup de paramètres et sans entrer dans les détails, le rendement est de 50% - c'est très facile, 99% est déjà plus difficile, mais néanmoins c'est aussi possible.
Voyons d'abord combien d'énergie peut être obtenue de cette manière (l'efficacité est, pour ainsi dire, de 100%).
Ainsi, à l'approche du Soleil, nous avons 2 BH à une vitesse de 617 km / s = énergie de ~ 190 gigajoules par kilogramme chacun. Nous prenons l'énergie de l'un et la donnons à l'autre.
La BH totale sans énergie se «couchera» pour ainsi dire sur la «surface» du Soleil à vitesse nulle.
Un BH qui a reçu de l'énergie commencera à s'éloigner du Soleil à une vitesse de 872 km / s, et quand il s'envolera à la hauteur de la Terre - à laquelle il était à l'origine, sa vitesse sera d'environ 618,5 km / s. = énergie 191263 MJ par kilogramme. Et c'est l'énergie que l'on peut obtenir en brûlant 4,3 TONNES d'essence !!!
Maintenant, nous pressons simplement le Soleil 100 mille fois (rien de plus facile que de presser une bombe thermonucléaire en phase active) à un diamètre d'environ 7 km - ce n'est pas encore une BH, mais une étoile à neutrons. Nous avons donc la même masse - Solaire, et même la matière elle-même est la même et rien à l'intérieur n'a changé, seule la densité a changé, mais maintenant nous pouvons obtenir beaucoup plus d'énergie et si plus tôt nous pouvions approcher le centre de masse à distance de 696 mille kilomètres et entrerait en collision avec la «surface» du soleil, alors maintenant le «chemin est libre» et nous pouvons voler des centaines de milliers de kilomètres de plus en recevant l'énergie / accélération.
Combien d'énergie pouvez-vous transporter autour d'une étoile à neutrons?
Autour d'une étoile à neutrons, la vitesse sera de centaines de milliers de km / s (dizaines de pour cent de la vitesse de la lumière) et là il faut déjà prendre en compte les effets de la théorie de la relativité, et malheureusement je ne suis pas un "gravitologue" et je ne peux pas compter les courbes de l'espace, mais dans l'une des conférences de Sergei Popov, il a dit qu'en tombant sur une étoile à neutrons, l'énergie est de 20% de Ie Près d'une étoile à neutrons, de chaque kilogramme perdu, nous pouvons recevoir 20% de l'énergie que nous recevrions de l'annihilation de 1 kg de matière et d'antimatière. Et cela provient d'une étoile à neutrons, si nous la pressons dans un trou noir, l'énergie sera alors supérieure à 20% de .
Combien d'énergie pouvez-vous obtenir de la gravité?
Et c'est la question la plus intéressante et la plus difficile. Bien sûr, je ne suis pas astrophysicien, mais je comprends quelque chose en physique et en mathématiques, mais j'ai passé 300 heures sur cette question et au final j'avais beaucoup plus de questions qu'au départ. En général, je vais en outre simplement vous dire ce que je pense de cette question.
Ainsi, nous compressons le Soleil dans un trou noir et obtenons un moteur gravitationnel cristallin. Il n'y a pas de thermodynamique, d'entropie, de photons et d'électrons ici = L'interaction électromagnétique n'est pas du tout impliquée ici !!! -Seulement la masse et la gravité, et en même temps, nous pouvons obtenir de l'énergie. Dans un système à 3 corps, où au départ il n'y a pas d'énergie et tout ne bouge nulle part (presque), on peut faire voler une masse à une vitesse proche de la lumière. Ceux. En fait, dans un système à 3 corps, la gravité peut se repousser et l'énergie potentielle n'est pas une énergie négative - elle peut être rendue positive.
À la densité d'une étoile à neutrons, vous pouvez obtenir 20% de l'énergie de , le BH a une densité plus élevée et plus d'énergie. La distance de vol minimale près de l'étoile est limitée par la surface de l'étoile elle-même, le BH n'a pas de surface, mais il y a un horizon d'événements sous lequel rien ne peut être retiré et l'énergie ne peut être prise qu'au-dessus de l'horizon. Et l'horizon des événements commence juste là où la seconde vitesse cosmique devient égale à . Et en fait, l'énergie maximale qui peut être prélevée sur le corps jeté est égale à l'énergie d'annihilation. Et nous, pour ainsi dire, pouvons nous débarrasser de la masse en annihilant la matière avec de l'antimatière et obtenir de l'énergie, ou nous pouvons jeter la masse dans un trou noir (en fait, nulle part) et obtenir exactement la même énergie et de la même manière perdre de la masse. pour toujours et irrévocablement.
Mais en même temps - les trous noirs sont beaucoup plus «réels» que l'antimatière, il est généralement impossible de trouver de l'antimatière pure dans l'univers, et les trous noirs traînent simplement dans le vide. Dans la galaxie, il y a des doubles trous noirs en orbite autour de l'autre à une vitesse proche de la lumière, formés naturellement.
BH ralentit la pierre accélère. Si, par exemple, nous reprenons le système solaire (au centre il y a 2 BH en rotation avec une masse de 0,5 solaire chacun), alors nous lâchons 2 pierres de la Terre, une pierre reste au centre - après la manœuvre de gravité de freinage , il restera sur l'orbite du centre de masse - autour duquel ils tournent eux-mêmes BH et finira par tomber dans l'un des BH, et la seconde pierre accélérée arrivera sur la Terre à une vitesse proche de la lumière. Un rocher volant à une vitesse proche de la lumière est génial, mais nous avons besoin d'électricité. Le moyen le plus stupide d'obtenir de l'électricité est de pousser cette pierre avec la Lune, c'est-à-dire que les pierres volent dans la Lune à une vitesse proche de la lumière, elle se réchauffe et commence à briller comme une ampoule - nous obtenons l'électricité de la lumière. Collision à cette vitessela puissance de l'explosion sera ~ 2 millions de fois supérieure à la puissance de la bombe larguée sur Hirashima (avec la masse de la pierre égale à la masse de la bombe). En fait, il existe de nombreuses façons d'obtenir de l'électricité en utilisant la gravité, mais pour l'instant, traitons de la source d'énergie elle-même.
Nous devrons dépenser la masse dans le cas de trouver 2 trous noirs uniquement pour que les trous noirs ne se confondent pas et soient toujours à la même distance les uns des autres. Si vous ne «gaspillez» pas de masse, mais lancez des pierres uniquement pour accélérer, alors les BH commenceront à converger
et à fusionner un jour, et pour obtenir de l'énergie, deux sont nécessaires - Au contraire, l'élément structurel principal est un corps dense à grande vitesse dans le orbite d'un corps massif, (l'idéal est juste un trou noir se déplaçant à une vitesse proche de la lumière autour d'un autre trou noir). Et s'ils fusionnent, alors nous n'aurons qu'un seul BH, et avec une vitesse nulle, nous devons donc garder un équilibre. Mais la question se pose toujours: - Combien d'énergie peut-on prendre avant que 2 BH ne fusionnent? - 100% de réduction , si nous avons 2 BHs de 0,5 masse solaire, alors ils fusionneront lorsque nous prendrons une énergie égale à l'annihilation du Soleil entier (dépend de la distance initiale entre eux, mais même si initialement ils tournent dans l'orbite de Mercure ~ 120 millions de km les uns des autres, alors l'énergie totale sera supérieure à 99% de ). En fait, le Soleil dans 5 milliards d'années d'existence ne produira pas autant d'énergie, et durant toute sa vie, le Soleil «dissoudra» moins de 0,1% de sa masse.
La fusion thermonucléaire est généralement une connerie comparée à la quantité d'énergie pouvant être obtenue en utilisant la gravité. À propos, la masse BH n'affecte pas du tout l'efficacité = la vitesse près de l'horizon des événements est toujours la même. Et pour obtenir de l'énergie, en fait, nous n'avons pas besoin d'avoir des trous noirs d'une masse énorme, en fait, la masse d'un BH peut même être de 1 kg et nous pouvons compresser 2 pastèques en trous noirs, et tout fonctionnera de la même manière que pour les grands trous noirs. De plus, il est beaucoup plus facile de contrôler les petits BH que la fusion thermonucléaire (on pense même qu'il est généralement impossible de maintenir la matière à une température de plusieurs milliards de degrés), et les trous noirs peuvent être maintenus avec les mêmes manœuvres gravitationnelles. Par conséquent, un réacteur petit et même portable pesant plusieurs kilogrammes est tout à fait possible. Certes, plus le NP est petit, plus il est "en colère",près de l'horizon des événements, d'énormes forces de marée déchireront toute matière et vous obtiendrez 2 petits quasars vicieux et incontrôlables. En général, déverser de la matière dans de petits BH est une mauvaise idée.
La lumière peut-elle être projetée dans les trous noirs?
Je ne suis certainement pas un expert des espaces courbes, mais il semble que l'assistance gravitationnelle devrait également fonctionner avec la lumière. Au moins, j'ai entendu parler d'une telle expérience: à l'institut, ils ont fait briller une "lampe de poche" verticalement de haut en bas. Et les photons qui montent ont perdu de l'énergie (sont devenus rouges), et les photons qui descendent ont reçu de l'énergie (chenille). Ceux. La gravité transfère l'énergie à la lumière, ce qui signifie que les manœuvres gravitationnelles avec lumière devraient également fonctionner (la lumière passant derrière le mouvement BH «accélérera» / deviendra bleue / recevra de l'énergie, et le BH passant avant le mouvement «ralentira» / rougira / perdre de l'énergie). La lumière a une impulsion et peut "pousser" la voile, donc l'assistance de gravité devrait très probablement fonctionner. Ensuite, l'énergie de gravité peut être facilement obtenue même à partir de très petits trous noirs.
Qu'en est-il des radiations Hawking?
Le rayonnement de Hawking nous permet de créer une machine à mouvement perpétuel, nous jetons de la masse et obtenons de l'énergie, et elle s'éteint à nouveau, nous la rejetons à nouveau et obtenons de l'énergie, et elle s'éteint à nouveau. Par conséquent, pour toutes questions, contactez Hawking lui-même, et encore mieux avec ceux qui lui ont décerné le prix Nobel. Dans mon moteur, aucun nombre quantique n'est violé - Tout est complètement légal !!! Le chat de Schrödinger sera heureux !!!
Bien qu'il y ait encore une odeur de machine à mouvement perpétuel ici. L'impulsion lumineuse est
Plus la fréquence est élevée, plus l'impulsion est grande, mais l'assistance gravitationnelle «au freinage» diminuera la fréquence, et dans le cas extrême, si vous prenez toute l'énergie de la lumière près de l'horizon des événements, alors il tombera dans un BH avec une énergie nulle, alors combien la masse de BH augmentera-t-elle?
La matière, en passant, a le même problème, si vous prenez toute l'énergie d'un kilogramme de pierre avant de le jeter, la masse du BH devrait augmenter de 1 kg. Mais la pierre du deuxième kilogramme qui emportera de l'énergie - lorsqu'elle entre en collision avec la Lune à une vitesse proche de la lumière, des fragments s'envolent de 2 kg. ( fonctionne dans les deux sens). Et en conséquence, nous aurons à nouveau 2 kg., Et même la masse du BH augmentera de 1 kg. Au total, la masse totale de l'univers augmentera de 1 kg. Et il semble que ce problème ne soit pas du tout résolu - la masse totale de l'univers augmentera à n'importe quelle efficacité.
Ou d'une manière miraculeuse, lorsqu'il est tombé dans un trou noir avec une vitesse / énergie inférieure à - la masse de la BH diminuera, puis il s'avère qu'avec l'aide de la gravité, nous pouvons extraire de l'énergie de la BH.
Ou la masse de l'univers augmentera encore ... mais une sorte de jeu se produira. Néanmoins, nous ne pourrons pas augmenter la masse à l'infini, si nous faisons tout cela conditionnellement dans l'orbite de la Terre, alors avec le temps, l'horizon des événements "atteindra" la Terre, et nous nous retrouverons simplement dans un trou noir. (nous ne recevrons pas d'énergie dans ce cas). Et puis nous ne pourrons pas recevoir infiniment masse / énergie. Mais tous ces problèmes commenceront après que la masse centrale aura augmenté d'un facteur de millions.
En général, de quel type d'énergie s'agit-il et d'où vient-elle est une question très intéressante et il est possible que cette énergie ne soit pas du tout liée à est une autre énergie et il y en a beaucoup plus. Si vous passez de l'autre côté et posez la question - pourquoi la masse entière de l'univers ne s'est-elle pas effondrée dans un énorme trou noir? - Elle a été poussée par une sorte d'énergie ...
PS
En général, les trous noirs et l'énergie trouble sont tous merveilleux, bien sûr, mais c'est un avenir extrêmement lointain, et on ne sait pas comment cela fonctionnera avec BH. Dans le prochain article, nous parlerons d'options plus réalistes. En fait, même en orbite autour de Jupiter, vous pouvez facilement construire une centrale électrique avec des bâtons de boue et du papier d'aluminium - produisant 900 MJ pour chaque kilogramme perdu, soit l'énergie de 25 litres d'essence. Dans le prochain article, j'essaierai d'estimer le poids d'une telle structure orbitale.
PPS
Je voudrais également me tourner vers les lecteurs. Quelqu'un peut-il traduire l'article en anglais? C'est juste que de tels articles prennent beaucoup de temps, et en Russie personne n'a vraiment besoin de physique. Au moins une demande est nécessaire. Et en général, où pouvez-vous écrire de tels articles sur des ressources en anglais?
Parfois, entre les états, je ne suis ni vivant ni mort - je m'effondre sur secousse .